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光纖激光器在鋁及鋁合金焊接中的技術(shù)工藝
時(shí)間：2021-09-06 15:14 閱讀：3737 次
鋁合金具有密度低、力學(xué)性能佳、加工性能好、無(wú)毒、易回收、導(dǎo)電性、傳熱性及抗腐蝕性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在船用行業(yè)、化工行業(yè)、航空航天、金屬包裝、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域廣泛使用。
隨著材料技術(shù)的發(fā)展，各種高強(qiáng)高韌鋁合金不斷推出，尤其是第三代鋁鋰合金、新型高強(qiáng)鋁合金的出現(xiàn)，對(duì)鋁合金激光焊接機(jī)技術(shù)提出了更多更高的要求，同時(shí)鋁合金的多樣性也帶來(lái)了各種各樣的激光焊接新問(wèn)題，所以必須深入研究這些問(wèn)題，才能更有效地拓展鋁合金激光焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用潛力。
壓鑄鋁的相對(duì)密度比鋁小36%，做為高比強(qiáng)的材料備受關(guān)注。因而開(kāi)展了單脈沖YAG激光和持續(xù)C02激光焊接實(shí)驗(yàn)，針對(duì)板厚1.8MM的AZ31B-H244鋁合金(3.27%Al,0.79%Zn)各種各樣缺點(diǎn)較少的最好焊接標(biāo)準(zhǔn)為平均功率0.8kW,5ms,120Hz,300mm/s,聚焦點(diǎn)規(guī)格0.42mm，持續(xù)C02激光焊接得到了優(yōu)良的焊透焊接。
一、鋁合金激光焊接中存在的主要問(wèn)題
激光焊接是以激光作為高能密度光源，具有加熱快和瞬時(shí)凝固的特點(diǎn)，深寬比高達(dá)到12：1但是由于鋁合金具有高的反射率和良好的導(dǎo)熱性以及等離子體的屏蔽作用，焊接時(shí)不可避免地出現(xiàn)一些缺陷問(wèn)題，其中最主要的兩個(gè)缺陷是氣孔和熱裂紋。由于鋁合金對(duì)激光的反射很強(qiáng)，鋁合金激光焊接首先遇到的問(wèn)題就是如何有效地提高材料對(duì)激光的吸收?；阡X合金自身的一些特點(diǎn)，也使得激光焊接工藝更加復(fù)雜，有待改進(jìn)和完善。
二、鋁合金激光焊接工藝
為了實(shí)現(xiàn)激光對(duì)鋁合金的焊接，解決上述存在的問(wèn)題，目前主要從以下幾個(gè)方面加以解決。
1.氣體保護(hù)裝置
鋁合金中低熔點(diǎn)元素?fù)p失影響最大的因素是氣體從噴嘴噴出時(shí)的壓力，通過(guò)減小噴嘴直徑，增加氣體壓力和流速均可降低Mg、Zn等在焊接過(guò)程中的燒損，同時(shí)也可以增加熔深。吹氣方式有直吹和側(cè)吹兩種，還可以在焊件上下同時(shí)吹氣，焊接中根據(jù)實(shí)際情況選擇吹氣方式。
2.表面處理
鋁合金對(duì)激光具有高反作用，對(duì)鋁合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理，如陽(yáng)極氧化、電解拋光、噴沙處理、噴砂等方式，可以顯著提高表面對(duì)光束能量的吸收。研究表明， 鋁合金去除氧化膜后的結(jié)晶裂紋傾向比原始態(tài)鋁合金大。為了既不破壞鋁合金表面狀態(tài)，又能簡(jiǎn)化激光焊接工程工藝過(guò)程，可以采用焊前預(yù)處理的辦法升高工件表面溫度，以提高材料對(duì)激光的吸收率。
3.激光器參數(shù)
焊接激光器分為脈沖激光器和連續(xù)激光器，脈沖激光器波長(zhǎng)1064nm時(shí)光束特別集中，脈沖單點(diǎn)能量比連續(xù)激光器的大。但是脈沖激光器的能量一般不超過(guò) ，所以一般適用薄壁焊件。
4. 其他工藝方法
針對(duì)鋁合金激光焊接過(guò)程的穩(wěn)定性及焊縫質(zhì)量問(wèn)題，當(dāng)前，鋁合金激光焊接的研究熱點(diǎn)是采用復(fù)合工藝，即將激光的高能量密度和電弧較大的加熱范圍耦合，充分發(fā)揮了兩種熱源自身的優(yōu)勢(shì)，兼并了高能密度光束質(zhì)量和穩(wěn)定電弧的特性，相得益彰。
以上就是光纖激光器在鋁合金焊接中的技術(shù)工藝，工業(yè)純鋁用脈沖激光焊能很好地焊接，焊后一般不會(huì)出現(xiàn)裂紋，但現(xiàn)在有些行業(yè)，焊后表面需要打磨，而激光脈沖焊后會(huì)有凹陷，打磨量會(huì)增加，這增加了加工周期和生產(chǎn)成本，而連續(xù)激光器可以很好的解決這些問(wèn)題。
隨著材料技術(shù)的發(fā)展，各種高強(qiáng)高韌鋁合金不斷推出，尤其是第三代鋁鋰合金、新型高強(qiáng)鋁合金的出現(xiàn)，對(duì)鋁合金激光焊接機(jī)技術(shù)提出了更多更高的要求，同時(shí)鋁合金的多樣性也帶來(lái)了各種各樣的激光焊接新問(wèn)題，所以必須深入研究這些問(wèn)題，才能更有效地拓展鋁合金激光焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用潛力。
一、鋁合金激光焊接中存在的主要問(wèn)題
激光焊接是以激光作為高能密度光源，具有加熱快和瞬時(shí)凝固的特點(diǎn)，深寬比高達(dá)到12：1但是由于鋁合金具有高的反射率和良好的導(dǎo)熱性以及等離子體的屏蔽作用，焊接時(shí)不可避免地出現(xiàn)一些缺陷問(wèn)題，其中最主要的兩個(gè)缺陷是氣孔和熱裂紋。由于鋁合金對(duì)激光的反射很強(qiáng)，鋁合金激光焊接首先遇到的問(wèn)題就是如何有效地提高材料對(duì)激光的吸收?；阡X合金自身的一些特點(diǎn)，也使得激光焊接工藝更加復(fù)雜，有待改進(jìn)和完善。
二、鋁合金激光焊接工藝
為了實(shí)現(xiàn)激光對(duì)鋁合金的焊接，解決上述存在的問(wèn)題，目前主要從以下幾個(gè)方面加以解決。
1.氣體保護(hù)裝置
鋁合金中低熔點(diǎn)元素?fù)p失影響最大的因素是氣體從噴嘴噴出時(shí)的壓力，通過(guò)減小噴嘴直徑，增加氣體壓力和流速均可降低Mg、Zn等在焊接過(guò)程中的燒損，同時(shí)也可以增加熔深。吹氣方式有直吹和側(cè)吹兩種，還可以在焊件上下同時(shí)吹氣，焊接中根據(jù)實(shí)際情況選擇吹氣方式。
2.表面處理
鋁合金對(duì)激光具有高反作用，對(duì)鋁合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理，如陽(yáng)極氧化、電解拋光、噴沙處理、噴砂等方式，可以顯著提高表面對(duì)光束能量的吸收。研究表明， 鋁合金去除氧化膜后的結(jié)晶裂紋傾向比原始態(tài)鋁合金大。為了既不破壞鋁合金表面狀態(tài)，又能簡(jiǎn)化激光焊接工程工藝過(guò)程，可以采用焊前預(yù)處理的辦法升高工件表面溫度，以提高材料對(duì)激光的吸收率。
3.激光器參數(shù)
焊接激光器分為脈沖激光器和連續(xù)激光器，脈沖激光器波長(zhǎng)1064nm時(shí)光束特別集中，脈沖單點(diǎn)能量比連續(xù)激光器的大。但是脈沖激光器的能量一般不超過(guò) ，所以一般適用薄壁焊件。
4. 其他工藝方法
針對(duì)鋁合金激光焊接過(guò)程的穩(wěn)定性及焊縫質(zhì)量問(wèn)題，當(dāng)前，鋁合金激光焊接的研究熱點(diǎn)是采用復(fù)合工藝，即將激光的高能量密度和電弧較大的加熱范圍耦合，充分發(fā)揮了兩種熱源自身的優(yōu)勢(shì)，兼并了高能密度光束質(zhì)量和穩(wěn)定電弧的特性，相得益彰。
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